[发明专利]一种柔性热电转换系统及其制造方法有效
申请号: | 201210395618.3 | 申请日: | 2012-10-17 |
公开(公告)号: | CN102891248A | 公开(公告)日: | 2013-01-23 |
发明(设计)人: | 吴庆;曹二林;王润兰;陈岚 | 申请(专利权)人: | 江苏物联网研究发展中心 |
主分类号: | H01L35/02 | 分类号: | H01L35/02;H02N11/00 |
代理公司: | 无锡市大为专利商标事务所 32104 | 代理人: | 曹祖良 |
地址: | 214135 江苏省无锡市新*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 柔性 热电 转换 系统 及其 制造 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种热电转换系统,尤其是一种柔性热电转换系统及其制造方法,属于热电转换的技术领域。
背景技术
由于便携式电子产品日益增长的微型化趋势,推动了小型化电源的研究和发展。热电发生器作为一种自给自足的能源,它根据Seebeck效应能将热能直接转换为电能,在适合的温度下能保持实际上的无限的有效寿命,这使其作为一种能源领域的高新技术成为国际研究的热点之一。
热电发生器一般由三部分组成:热源、热沉和热电堆。热电堆是由一系列串联的能够将热能转换成电能的热电对组成(图示2)。热电对由不同类型的N/P型热电材料组成,当其两端,即热源端和热沉端,出现温度梯度时,其两端可产生电势差,如图示1中所示。
热电器件的主要工作原理是基于Seebeck效应。Seebeck效应是德国物理学家Seebeck发现的一种热电现象。当在金属导体或者半导体结构上加上温度差ΔT时,会伴随产生电压ΔU。并且开路电压线性地正比于温差:
其中,αs称作Seebeck系数,也可称为热电功率。如果热电偶的两种构成材料的Seebeck系数分别为αa和αb,则热电偶的Seebeck系数定义为:
αab=αa+αb
当n对热电偶串联时,总的开路输出电压可表示为ΔUn:
ΔUn=n·(αab·ΔT)
根据Seebeck效应而制作的热电发生器,其效率可由热电品质因数Z来表征:
其中,σ是电导率,κ是热导率,品质因数Z表示可用在热电发生器中的热电材料的热和电属性。
传统热电发生器,多采用热电材料的长方体状颗粒,然后按热电堆的形式,将N/P不同的颗粒黏贴到陶瓷导热板上,其采用的颗粒可以达到1mm2*2mm或者更小的截面,更高的纵横比。但其应用范围,受到陶瓷等材料特性以及配套的升压电路PCB板的限制,无法应用到管道等需要有一定弯曲的地方。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种柔性热电转换系统及其制造方法,其工艺简单方便,制造成本低,发电效率高,安全可靠,扩张了热电发生器的适用范围。
按照本发明提供的技术方案,所述柔性热电转换系统,包括柔性热电发生器及用于将所述柔性热电发生器输出的电能转换输出的柔性转换电路;所述柔性热电发生器包括第一柔性衬底及位于第一柔性衬底下方的第二柔性衬底,所述第一柔性衬底与第二柔性衬底间设置若干交替分布的N型热电材料颗粒体及P型热电材料颗粒体,所述N型热电材料颗粒体通过第一柔性衬底上的第一导电连接层及第二柔性衬底上的第二导电连接层与P型热电材料颗粒体串联后电连接,以在第一柔性衬底与第二柔性衬底间形成包括若干热电对的热电材料体,所述热电材料体通过柔性绝缘绝热灌封材料体封装在第一柔性衬底及第二柔性衬底间;所述柔性转换电路位于第二柔性衬底上,柔性转换电路位于第一柔性衬底的外侧,且柔性转换电路与热电材料体电连接。
所述第二柔性衬底上设有与热电材料体电连接的第一连接电极及第二连接电极,所述第一连接电极及第二连接电极位于第一柔性衬底及柔性绝缘绝热灌封材料体的外侧;柔性转换电路通过第一连接电极及第二连接电极与热电材料体电连接。
所述柔性转换电路包括柔性电路连接层,所述柔性电路连接层与第二导电连接层为同一制造层。
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- 2015-07-20 - 2018-07-20 - H01L35/02
- 一种基于单根一维同质结微/纳米线的热发电机及其发电方法,热发电机包括绝缘基底、单根一维同质结微/纳米线、电极、导线、封装材料。单根一维同质结微/纳米线放置在绝缘基底上,单根一维同质结微/纳米线两端分别焊接电极,电极分别连接有导线;封装材料将整个单根一维同质结微/纳米线、电极封装在薄膜基底上。本发明利用单根一维同质结微/纳米线中的成分差形成费米能级不均匀分布,实现所述热发电机在温度随空间位置变化、温度随时间变化以及温度稳定的环境中的应用。本发明制备工艺简易,操作简便,可在大气环境中无需消耗其他能源的情况下实现发电,有效提高了环境能源的收集和利用。
- 一种基于压电微泵的嵌入式制冷器件及其制备方法-201610439019.5
- 罗文博;蒲诗睿;吴传贵;帅垚;张万里 - 电子科技大学
- 2016-06-17 - 2018-06-19 - H01L35/02
- 本发明属微电子器件集成与散热技术领域,尤其涉及一种基于压电微泵的嵌入式制冷器件及其制备方法。该制冷器件包括微流道和压电微泵两部分;微流道为单独对应单个芯片,设置于芯片下方;压电微泵置于微流道下方。本发明中,微流道是为每个芯片散热,尺寸更加微小,散热能力更好;本发明将压电微泵置于每个芯片的下方,不仅缩小了整体封装的体积,而且可以根据芯片的具体功率实现将不同能力的压电微泵与微流道集成形成具有不同制冷能力的器件,实现按需散热,提高系统温度分布均匀性。本发明结构简单、体积小,易于集成,芯片散热均匀;可应用于高密度集成微系统、功率半导体器件及设备等方面。 1
- 一种耐高温热电器件的电极的制备方法-201711373611.0
- 李风浪 - 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司
- 2017-12-19 - 2018-06-12 - H01L35/02
- 本发明公开了一种耐高温热电器件的电极的制备方法,包括以下步骤:首先制备块状热电材料,然后将上述制得的块状热电材料研磨制得粉末状热电材料,将制得的粉末状热电材料和称量的镍粉混合球磨、烘干,制得梯度缓冲层,采用冷压方法制备镍基电极层;最后将粉末状热电材料组成的基质层、梯度缓冲层、镍基电极层依次放入模具中烧结,烧结后的样品线切割、打磨后制得电极。本发明制得的电极稳定性好,制备方法简单,热电性能好。
- 一种光热电转换存储器件及制备方法-201610003306.1
- 杨伟;亓国强;杨洁;包睿莹;谢邦互;杨鸣波 - 四川大学
- 2016-01-04 - 2018-06-08 - H01L35/02
- 本发明公开了一种光热电转换存储器件及制备方法,包括:保温层(1)、相变储能材料层(3)、热电材料层(4)和散热层(5),保温层(1)的下部与热电材料层(4)上表面密封形成覆盖空间(2),覆盖空间(2)内部抽真空形,覆盖空间(2)内容纳相变储能材料层(3),相变储能材料层(3)与热电材料层(4)上表面形成良好的导热连接,散热层(5)与热电材料层(4)下表面形成良好的导热连接,热电材料层(4)上表面为高温面,下表面为低温面。本发明相对于传统光伏技术,可以实现在太阳能间断的情况下连续工作,同时自身可以进行储能,从而有效提升太阳能的利用效率,降低存储成本,在绿色能源技术领域具有广阔应用前景。
- 一种柔性穿戴式温差发电装置-201610787209.6
- 邓方;谢炜;陈杰;邱煌彬;郝群;闫文茹 - 北京理工大学
- 2016-08-30 - 2018-06-08 - H01L35/02
- 本发明公开了一种柔性穿戴式温差发电装置,包括:上层基板、下层基板、铜箔、上层纺织层、下层纺织层、隔热层、P型及N型半导体粒子、导线;温差发电装置从上到下依次是上层基板、上层纺织层、隔热层、下层纺织层、下层基板,偶数对P型和N型半导体粒子穿过上层纺织层、隔热层、下层纺织层对应焊接在上、下层基板上等间距固定的铜箔上,半导体粒子之间由连接在上层铜箔之间的导线连接,形成半导体模组,相应地,半导体模组之间由连接在下层铜箔之间的导线连接,第一片焊接N型半导体粒子的铜箔和最后一片焊接P型半导体粒子的铜箔用导线引出。本装置能够结合衣服稳定可靠、高转换效率的利用人体自然散发的热量发电给低功耗的无线传感器。
- 一种可控制时间常数的锰钴镍热敏器件及其制备方法-201711275340.5
- 赵水平;李向阳;贾嘉;朱龙源;刘福浩;刘诗嘉;汤亦聃;刘向阳;姜佩璐;周青;罗毅 - 中国科学院上海技术物理研究所
- 2017-12-06 - 2018-05-01 - H01L35/02
- 本发明公开了一种可控制时间常数的锰钴镍热敏器件及其制备方法,其特征在于,器件结构为在蓝宝石衬底上依次有聚酰亚胺,环氧胶,锰钴镍,金电极。其中所述的蓝宝石衬底为双面抛光的蓝宝石,所述的聚酰亚胺为亚胺化的聚酰亚胺,厚度为1~40微米,所述的锰钴镍是通过环氧胶粘贴到聚酰亚胺上,其厚度为8~10微米,所述的金电极位于锰钴镍表面两端。本发明有以下几个优点1、工艺简单,易实施。2、可以通过控制聚酰亚胺厚度来决定时间常数,可精准满足不同时间常数的应用需求。
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